JP3426597B1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
てシリコン酸化膜の絶縁耐圧特性を向上させた半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン酸化膜上にポリシリコン膜を形
成する半導体装置の製造方法において、前記シリコン酸
化膜が形成された半導体基板を、硫酸と過酸化水素とを
含む洗浄液又は超純水にオゾンを添加したオゾン添加洗
浄水に浸漬してから、前記シリコン酸化膜上にポリシリ
コン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Description
方法に関し、特に、ゲート電極としてポリシリコン電極
を用いる半導体装置の製造方法に関するものである。
いる半導体装置の製造は、図7に示すように、ゲート酸
化前洗浄において、基板の表面を超純水により洗浄して
表面に付着する塵や埃などの汚染物を取除いてから、ゲ
ート酸化において約850℃においてパイロジェニック
酸化により基板表面を酸化してゲート酸化膜を形成した
後、表面にポリシリコンから成るゲート電極層を形成
し、ゲート電極層にリンを拡散してP型としてから、パ
ターンニングを行うことによりなされる。
は、図8に示すような構成のポリシリコン電極形成装置
(縦型LPCVD)により形成されている。このポリシ
リコン電極形成装置は、ヒータ10により内部温度が調
整されるポリシリコン形成炉12と、複数のウエハがチ
ャージされ、ウエハチャージ部分がポリシリコン形成炉
12内に装填されたときにポリシリコン形成炉12内を
密閉するボート14と、ポリシリコン形成炉12内に予
め定めた種類のガスを導入する雰囲気調整手段16とを
備えている。
清浄度を保った状態でボート14にチャージされて、N
2 ガスが充填されたポリシリコン形成炉12内に挿入さ
れる。ボート14が完全にポリシリコン形成炉12内に
挿入されて炉12内を密閉すると、雰囲気調整手段16
により1.0×10-3Torr程度の真空吸引を行い、
600℃〜700℃程度の温度に調整してからSiH4
ガスを導入して、ポリシリコンをゲート酸化膜上に堆積
させ、ポリシリコン膜を形成する。その後、ボート14
を炉12内から取り出して図示しない拡散炉内に搬送
し、拡散炉においてリンを拡散させた後、図示しないパ
ターニング装置によりパターニングが施されてゲート電
極とされる。
清浄度を高く調整したクリーンルーム内で行うが、ゲー
ト酸化前洗浄における超純水の水質の劣化や、基板の搬
送中に、例えば、クリーンルームの通気テスト剤である
フタル酸エステルや、装置やカセットやボックス等を構
成する可塑剤の一種であるDBP(dibutylph
thalate)や、ウエハケースを構成する可塑剤の
一種であるBHT(butylhydroxytolu
ene)等の有機物が基板表面に付着してしまう場合が
ある。
板の表面に付着する有機物についてウエハ加熱脱離GC
−MSにより測定した結果を示している。ウエハ加熱脱
離GC−MSは基板を加熱したときに基板表面から脱離
したガスをクロマトグラフィーにかける構成の装置であ
り、図9及び図10のそれぞれにおいて、縦軸は相対強
度、横軸は時間を示しており、相対強度が高いほど有機
物の付着量が多く、同じ時間に検出されたものは同じ種
類の物質であることを示している。
洗浄後のシリコン基板の表面に付着する有機物量を測定
した結果であり、図10はゲート酸化膜形成後のシリコ
ン基板の表面に付着する有機物量を測定した結果であ
る。図9と図10とを比較すると、超純水による洗浄後
のシリコン基板の表面に比べてゲート酸化後のシリコン
基板の表面の方が付着している有機物量は減っているも
のの、ゲート酸化によってシリコン基板の表面に付着す
る有機物は完全には除去されてないことがわかる。
リコン基板の表面に付着した有機物や、基板の装置間の
搬送中にシリコン基板の表面に付着した有機物はベンゼ
ン環を有しているものが多く、ベンゼン環を持つ有機物
のうちゲート酸化時にシリコン酸化膜と反応したものは
燃焼しにくくなってしまい、ゲート酸化後もシリコン基
板の表面に残留してしまう。このようなシリコン基板の
表面に残留した有機物はゲート酸化膜の絶縁耐圧特性を
悪化させる原因となっている。
物を効率的に除去してシリコン酸化膜の絶縁耐圧特性を
向上させた半導体装置を得ることを目的としている。
に、請求項1の発明の半導体装置の製造方法は、シリコ
ン酸化膜上にポリシリコン膜を形成する際、前記シリコ
ン酸化膜が形成された半導体基板を、硫酸と過酸化水素
とを含む洗浄液又は超純水にオゾンを添加したオゾン添
加洗浄水に浸漬してから、前記シリコン酸化膜上にポリ
シリコン膜を形成することを特徴とする。
リコン電極層用のシリコン酸化膜を形成した後に、当該
半導体基板を硫酸と過酸化水素とを含む洗浄液又はオゾ
ン添加洗浄水に浸漬し、この浸漬によりシリコン酸膜表
面に付着している有機物が除去された状態で、ポリシリ
コン膜を形成するので、シリコン酸化膜の絶縁耐圧特性
が向上した半導体装置が得られる。
の製造方法は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、前記洗浄により、シリコン酸化膜上に存在す
る有機物が酸化されて取り除かれることを特徴とする。
方法のように、前記硫酸と前記過酸化水素とを含む洗浄
液は、前記硫酸と前記過酸化水素が9対1の割合で混合
されていることがよい。
〜図6を参照して説明する。なお、ウエハ加熱脱離GC
ーMSにより測定した結果を示すすべての線図につい
て、縦軸は相対強度、横軸は時間を示し、相対強度が高
いほど有機物の付着量が多く、同じ時間に検出されたも
のは同じ種類の物質であることを示している。
第1の実施形態を説明する。まず、図1に示すように、
表面にパターンを形成したシリコン基板を、超純水によ
り洗浄して(ゲート酸化前洗浄)からパイロジェニック
酸化によりゲート酸化膜を形成(ゲート酸化)する。次
に、得られた複数のシリコン基板を125℃に温度調整
され、硫酸と過酸化水素とが9対1の割合で混合された
SPM(Surfic Peroxidemixtur
e)洗浄液に5分程度浸漬する。このとき、シリコン基
板表面に付着する有機物がSPM洗浄液により酸化され
て取除かれる。
に複数のシリコン基板をチャージしたのち、炉内温度を
620℃程度に調整したポリシリコン形成炉内に挿入
し、SiH4 ガスをポリシリコン形成炉内に導入してポ
リシリコン膜の形成を開始し、予め定めた厚さにシリコ
ン膜が形成されたらリンを拡散してP型としてから、パ
ターンニングを行ってポリシリコン電極を得る。
加熱脱離GC−MSで測定した結果を図2に示す。図2
において、試料1は超純水により洗浄後のシリコン基板
表面の有機物量、試料2はゲート酸化後のシリコン基板
表面の有機物量、試料3はSPM洗浄後のシリコン基板
表面の有機物量を測定した結果である。図2より明らか
なように、SPM洗浄を行うことによってシリコン基板
表面に強固に付着していた有機物は殆ど除去されている
ことがわかる。
の絶縁耐性を調べた結果を図3に示す。なお、比較のた
め、ゲート酸化後にSPM洗浄を行わずにポリシリコン
膜を形成して得たゲート電極におけるゲート酸化膜の絶
縁耐性を調べた結果を図4に、また、基板表面に有機物
の付着の無い基板を用い、ゲート酸化後にSPM洗浄を
行ってポリシリコン膜を形成して得たゲート電極におけ
るゲート酸化膜の絶縁耐性を調べた結果を図5に、基板
表面に有機物の付着の無い基板を用い、ゲート酸化後に
SPM洗浄を行わずにポリシリコン膜を形成して得たゲ
ート電極におけるゲート酸化膜の絶縁耐性を調べた結果
を図6にそれぞれ示す。
機物の付着の無い基板を用いた場合は、SPM洗浄を行
ってもSPM洗浄を行わなくても同様に良好な絶縁耐性
を有するものとなっている。これに対し、図4に示すよ
うに、基板表面に有機物の付着がある場合、SPM洗浄
を行わないでポリシリコン膜を形成して得たゲート電極
におけるゲート酸化膜の絶縁耐性は非常に悪くなってい
るのがわかる。
施形態で得られたゲート電極におけるゲート酸化膜は、
図5及び図6とほぼ同様に良好な絶縁耐性を有するもの
となっており、基板表面に有機物が付着するシリコン基
板をSPM洗浄を行わないゲート電極を形成した場合と
比較しても絶縁耐性が向上していることがわかる。
酸化水素とが9対1の割合で混合されたSPM洗浄液を
用いる場合を挙げたが、SPM洗浄液として用いられる
ものであれば硫酸と過酸化水素との割合がどのような割
合であってもよい。
加されて酸化性を強くされた超純水であるオゾン添加洗
浄水を用いてもよい。この場合も洗浄後のシリコン基板
表面の有機物量や、得られたゲート電極におけるゲート
酸化膜の絶縁耐性については、上述した第1の実施形態
とほぼ同様の結果が得られたので図示は省略する。
1の実施形態ではSPM洗浄液とオゾン添加洗浄水とを
挙げたが、これらに限らず、シリコン基板をエッチング
しない性質の洗浄液であれば用いることができる。
は、すべてゲート電極におけるゲート酸化膜の絶縁耐性
を向上させる場合について述べたが、本発明はその他の
シリコン酸化膜の絶縁耐性を向上させる場合にも適用で
きる。
明によれば、シリコン基板の表面に強固に付着する有機
物を殆ど除去できるため、シリコン酸化膜の絶縁耐圧特
性を向上させた半導体装置を製造できる、という効果を
達成する。
である。
に付着する有機物量と、ゲート酸化後のシリコン基板の
表面に付着する有機物量と、SPM洗浄後のシリコン基
板の表面に付着する有機物量とを表す測定図である。
ゲート酸化膜の絶縁耐性を示すヒストグラムである。
コン膜を形成して得たゲート電極におけるゲート酸化膜
の絶縁耐性を示すヒストグラムである。
ート酸化後にSPM洗浄を行ってポリシリコン膜を形成
して得たゲート電極におけるゲート酸化膜の絶縁耐性を
示すヒストグラムである。
ート酸化後にSPM洗浄を行わずにポリシリコン膜を形
成して得たゲート電極におけるゲート酸化膜の絶縁耐性
を示すヒストグラムである。
フロー図である。
る。
リコン基板の表面に付着する有機物量を表す測定図であ
る。
付着する有機物量を表す測定図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 シリコン酸化膜上にポリシリコン膜を形
成する半導体装置の製造方法において、 前記シリコン酸化膜が形成された半導体基板を、硫酸と
過酸化水素とを含む洗浄液又は超純水にオゾンを添加し
たオゾン添加洗浄水に浸漬してから、前記シリコン酸化
膜上にポリシリコン膜を形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記洗浄により、シリコン酸化膜上に存
在する有機物が酸化されて取り除かれることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記硫酸と前記過酸化水素とを含む洗浄
液は、前記硫酸と前記過酸化水素が9対1の割合で混合
されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半
導体装置の製造方法。
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JP2002368698A JP3426597B1 (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
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